Научная статья на тему 'Температурные и релаксационные свойства наноматериалов на основе полярных полимеров для сенсоров систем пожарной безопасности'

Температурные и релаксационные свойства наноматериалов на основе полярных полимеров для сенсоров систем пожарной безопасности Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
30
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАНОКОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ / СОПОЛИМЕРЫ ВИНИЛИДЕНФТОРИДА / ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ / СЕНСОРЫ / ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Короткова Т.Н., Ртищев А.А., Панкова М.А.

Изучены диэлектрические свойства нанокомпозиционных материалов, полученных на основе полярных сополимеров VDF/Tr и VDF/Te, в широком интервале температур для различных частот. Материалы рекомендуются для использования в сенсорах систем пожарной безопасности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Температурные и релаксационные свойства наноматериалов на основе полярных полимеров для сенсоров систем пожарной безопасности»

Производя все расчеты, приходим к основному, что эксплуатационные расходы на содержание АЦЛ составят:

Сэкс = 1440 + 20475 + 5685 + 6825 + 14300 + 3575 + 6394 = 58694 руб. Затраты на приобретение и эксплуатационные расходы на АЦ и AJI составляет 14 млн. рублей.

Затраты на приобретение и эксплуатационные расходы АЦЛ составляет 5 млн. 203600 рублей.

Вывод применение АЦЛ-3-40-17 КАМАЗ является эффективным.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://wiki-fire.org/Статистика пожаров в РФ - 2017 [Электронный ресурс]

2. Федеральный закон от 27.12.2002 № 184 «О техническом регулировании».

3. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»

4. Свод правил СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы»

5. Свод правил СП 2.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»

6. Свод правил СП 3.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре»

7. Свод правил СП 4.13130.2009 «Системы противопожарной Ограничение распространения пожара на объектах защиты»

8. Свод правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические»

9. Свод правил СП 6.13130.2009 «Системы противопожарной Электрооборудование»

УДК 537.226.4

Т.Н. Короткова1, A.A. Ртищев1, М.А. Панкова2 ^ГБОУ ВО Воронежский институт МВД России, 2Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА НАНОМАТЕРНАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛЯРНЫХ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ СЕНСОРОВ СИСТЕМ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Изучены диэлектрические свойства нанокомпозиционных материалов, полученных на основе полярных сополимеров VDF/Tr и VDF/Te, в широком интервале температур для различных частот. Материалы рекомендуются для использования в сенсорах систем пожарной безопасности.

Ключевые слова: нанокомпозиционные материалы, сополимеры винилиденфторида, диэлектрическая проницаемость, сенсоры, пожарная безопасность.

T.N. Korotkova, A.A. Rtischev, М.А Pankova

TEMPERATURE AND RELAXATION PROPERTIES OF NANOMATERIALS BASED ON POLAR POLYMERS FOR SENSORS OF FIRE SAFETY SYSTEMS

защиты, защиты, защиты.

Dielectric properties of nanocomposites, prepared on the basis of VDF/Tr and VDF/Te polar copolymers were studied within a wide range of temperatures for different frequencies. The materials are recommended for use in sensors of safety.

Keywords: nanocomposite materials, copolymers of vinylidene fluoride, dielectric permeability, sensors, fire safety.

В последние годы во многих странах мира происходит активное развитие нанотехнологий, создание и применение наноматериалов. Материалы находят все более широкое использование во многих областях человеческой деятельности, в том числе, в технике радиоэлектронных средств и систем. Привлекательность таких материалов обусловлена стремлением к миниатюризации, повышению эффективности и надежности изделий, с одной стороны, и уникальными свойствами материалов в наноструктурном состоянии, с другой, а также появившимися возможностями разработки и внедрения таких материалов.

Наноструктуры, получаемые на основе полярных диэлектрических материалов, представляют существенный интерес для создания сенсоров тепловых, электрополевых, оптических воздействий систем охраны, поскольку сами полярные диэлектрики в объемном кристаллическом состоянии уже нашли применение в таких сенсорах благодаря своим особым свойствам. Использование наноструктур открывает широкие возможности для повышения чувствительности изделий при одновременном уменьшении габаритных размеров, снижении стоимости, однако практическое их использование затрудняется недостаточной изученность свойств материалов в наноструктурированном состоянии и недостаточным пониманием особенностей происходящих в них процессов.

В настоящей работе исследовались с точки зрения возможности использования в тепловых сенсорах систем пожарной безопасности матричные нанокомпозиты, полученные на основе полярных сополимеров известного полимера поливинилиденфторида (PVDF), а именно: винилиденфторида с тетрафторэтиленом (VDF/Te) и винилиденфторида с трифторэтиленом (VDF/Tr). В объемном состоянии данные сополимеры - аморфно-кристаллические вещества, которые примерно на 50% состоят из кристаллических ламелей, разделенных некристаллическими прослойками. В этих сополимерах можно наблюдать переход в стеклообразное состояние в некристаллической фракции, сегнетоэлектрический фазовый переход и переход в расславленное состояние в кристаллических областях.

Исследовались наноструктуры полученные путем внедрения сополимеров в пористые стеклянные матрицы Si02 с диаметром пор 320 нм. Измерения комплексной диэлектрической проницаемости в* = в' - is" проводились в режиме медленного нагрева или охлаждения в интервале температур 200 - 440 К с использованием измерителя импеданса Е7-20 на частотах f = 25 — 106 Гц. Скорость изменения температуры составила 0,5 - 1 К/мин, погрешность измерения была не выше ±0,2 К. Результаты измерений для нанокомпозита (VDF60/Tr40) - Si02 представлены на рисунках 1 и 2.

Для всех изученных образцов наблюдалась зависимость в' от температуры. На рис. 1 показана зависимость для состава (VDF60/Tr40) - Si02. Полученные зависимости имеют максимум при температуре сегнетоэлектрического перехода (температуре Кюри Тс), причем эта температура оказалась примерно на 10 К ниже температуры сегнетоэлектрического перехода в объемном сополимере [1]. Кроме того обнаружена дисперсия (зависимость от частоты) действительной компоненты диэлектрической проницаемости е' вблизи ТС и соответствующая ей дисперсия мнимой компоненты диэлектрической проницаемости е".

Рис. 1. Зависимости действительной компоненты б'(Т) для нанокомпозита (УГ)Г60/Тг40) -8Ю2, полученные на частотах: 1 - 300 Гц; 2-1 кГц; 3-10 кГц; 4 - 100 кГц; 5 - 1 МГц

Зависимости б"(Т) при этом проходят через максимум, причем положение этого максимума зависит от частоты что указывает на релаксационную его природу. Такая релаксация может быть обусловлена динамикой полярных областей в сегнетофазе [2].

Из результатов экспериментов очевидно, что нанокомпозиты на основе УГ)Г60/Тг40 обладают зависимостью диэлектрической проницаемости от температуры и не очень высокими диэлектрическими потерями, что позволяет использовать их в датчиках температуры систем пожарной безопасности. Уменьшение для нанокомпозита значения Тс (температуры вблизи которой изменения 8 слишком выражены) по сравнению с объемным сополимером способствует повышению чувствительности сенсоров в случае использования нанокомпозитов. Кроме того, несомненным преимуществом наноматериала является небольшой объем и возможность получения любой конфигурации чувствительного элемента. При создании сенсоров на основе нанокомпозитов с сополимерами (УОГ/Те) и (УОГ/Тг) следует учитывать наличие в материале релаксационных процессов, обусловленных динамикой полярных областей в сегнетоэлектрической фазе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кочервинский В.В. Сегнетоэлектрические свойства полимеров на основе винилиденфторида / В.В. Кочервинский // УФН. - 1999. - Т. 68. - №10. - С. 904-943.

2. Физика сегнетоэлектрических явлений / Г.А. Смоленский, В.А. Боков, Исупов В.А. и др.; под ред. Г.А. Смоленского. - Ленинград: Наука, - 1985. - 476 с.

УДК 81'23

О. Т. Косаренко, С. В. Косаренко

ФГБОУ ВО Воронежский государственный педагогический университет,

Воронежский институт - филиал Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС

России

АССОЦИАТИВНЫЙ АНАЛИЗ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ТЕКСТА

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.